Stroj, o kterém vám budu povídat, nazývám největším strojem, který nikdy nespatřil světlo světa. Byl to stroj, který nebyl nikdy sestrojen a přesto sestrojen bude. Byl to stroj, který byl navržen dlouho předtím, než kdokoliv přemýšlel o počítačích.
So the machine I'm going to talk you about is what I call the greatest machine that never was. It was a machine that was never built, and yet, it will be built. It was a machine that was designed long before anyone thought about computers.
Pokud znáte něco o historii počítačů, budete vědět, že ve třicátých a čtyřicátých letech byly vytvořeny jednoduché počítače, které odstartovaly dnešní počítačovou revoluci a měli byste pravdu, s výjimkou toho, že byste si spletli století. První počítač byl navržen opravdu v třicátých a čtyřicátých letech 19., ne 20. století. Byl navržen a některé jeho části byly sestaveny, a kousky, které byly vyrobeny, jsou tady v jižním Kensingtonu.
If you know anything about the history of computers, you will know that in the '30s and the '40s, simple computers were created that started the computer revolution we have today, and you would be correct, except for you'd have the wrong century. The first computer was really designed in the 1830s and 1840s, not the 1930s and 1940s. It was designed, and parts of it were prototyped, and the bits of it that were built are here in South Kensington.
Ten stroj byl sestrojen tímhle chlapíkem, Charlesem Babbagem. S Charlesem Babbagem jsem teď velmi spřízněn, protože jeho vlasy jsou vždy takhle naprosto neudržované, na každém obrázku. (Smích) Byl to velmi bohatý muž a člen britské aristokracie, dalo by se říct, a pokud byste bývali v sobotu v Marylebone a byli součástí tehdejší inteligence, byl by vás býval pozval k němu domů na večírek -- a on zval každého: krále, vévodu z Wellingtonu, mnoho, mnoho známých lidí -- a býval by vám ukázal jeden ze svých mechanických strojů.
That machine was built by this guy, Charles Babbage. Now, I have a great affinity for Charles Babbage because his hair is always completely unkempt like this in every single picture. (Laughter) He was a very wealthy man, and a sort of, part of the aristocracy of Britain, and on a Saturday night in Marylebone, were you part of the intelligentsia of that period, you would have been invited round to his house for a soiree — and he invited everybody: kings, the Duke of Wellington, many, many famous people — and he would have shown you one of his mechanical machines.
Opravdu mně chybí ona doba, víte, kdy jste mohli zaskočit na večírek a pozorovat mechanický počítač, který vám předvedli. (Smích) Ale sám Babbage se narodil na konci 18. století a byl poměrně známým matematikem. V Cambridgi zastával stejný post jako kdysi Newton a jakou donedávna zastával Stephen Hawking. Je obecně méně známý než oni dva, protože dostal nápad vyrábět mechanická výpočetní zařízení a nikdy žádné z nich nevyrobil.
I really miss that era, you know, where you could go around for a soiree and see a mechanical computer get demonstrated to you. (Laughter) But Babbage, Babbage himself was born at the end of the 18th century, and was a fairly famous mathematician. He held the post that Newton held at Cambridge, and that was recently held by Stephen Hawking. He's less well known than either of them because he got this idea to make mechanical computing devices and never made any of them.
Žádné z nich nikdy nevyrobil, protože to byl klasický vědátor. Pokaždé, když měl dobrý nápad, myslel si: "To je nádherné, tohle začnu stavět. Tohle bude stát celé jmění. Mám lepší nápad. Budu pracovat na tomhle. (Smích) A udělám tohle." Dělal to tak do doby, dokud ho Sir Robert Peel, tehdejší předseda vlády, v podstatě nevyhodil z čísla 10 na Downing Street a to tehdy znamenalo něco, jako říct: "Přeji vám dobrý den, sire." (Smích)
The reason he never made any of them, he's a classic nerd. Every time he had a good idea, he'd think, "That's brilliant, I'm going to start building that one. I'll spend a fortune on it. I've got a better idea. I'm going to work on this one. (Laughter) And I'm going to do this one." He did this until Sir Robert Peel, then Prime Minister, basically kicked him out of Number 10 Downing Street, and kicking him out, in those days, that meant saying, "I bid you good day, sir." (Laughter)
Věc, kterou vyprojektoval, byla tahle obludnost, analytický stroj. Jen pro vaši představu, tohle je pohled shora. Každý z těchto kruhů je ozubené kolo, kola navršená na sobě, a tahle věc je velikosti parní lokomotivy. Takže chci, abyste si v průběhu mé přednášky představovali tenhle obří stroj. Slyšeli bychom ony krásné zvuky, jaké by tahle věc bývala vydávala. A já vás provedu architekturou stroje -- proto je to architektura počítače -- a povím vám o tomhle stroji, což je počítač.
The thing he designed was this monstrosity here, the analytical engine. Now, just to give you an idea of this, this is a view from above. Every one of these circles is a cog, a stack of cogs, and this thing is as big as a steam locomotive. So as I go through this talk, I want you to imagine this gigantic machine. We heard those wonderful sounds of what this thing would have sounded like. And I'm going to take you through the architecture of the machine — that's why it's computer architecture — and tell you about this machine, which is a computer.
Takže pojďme si povídat o paměti. Paměť je velmi podobná paměti dnešního počítače, ale je celá vyrobená z kovu, z ozubených kol posazených na sebe do mnoha sloupců vysokých 30 kol. Představte si věc z ozubených kol téhle výšky, tisíce a tisíce kol a mají na sobě čísla. Je to desítkový stroj. Všechno se vykonává v desítkách. A on přemýšlel o využití dvojkového. Potíž s použitím dvojkového je v tom, že by byl býval neuvěřitelně vysoký. Už tak je dost obrovský. Takže má paměť. Paměť je tento kousek tady. Vidíte to všechno takhle.
So let's talk about the memory. The memory is very like the memory of a computer today, except it was all made out of metal, stacks and stacks of cogs, 30 cogs high. Imagine a thing this high of cogs, hundreds and hundreds of them, and they've got numbers on them. It's a decimal machine. Everything's done in decimal. And he thought about using binary. The problem with using binary is that the machine would have been so tall, it would have been ridiculous. As it is, it's enormous. So he's got memory. The memory is this bit over here. You see it all like this.
Tahle příšernost tuhle je CPU, čip, chcete-li. Ano, je to takhle velké. Dokonale mechanické. Celý tento stroj je mechanický. Toto je obrázek prototypu části CPU, který je v Muzeu vědy.
This monstrosity over here is the CPU, the chip, if you like. Of course, it's this big. Completely mechanical. This whole machine is mechanical. This is a picture of a prototype for part of the CPU which is in the Science Museum.
CPU mohlo provádět čtyři základní aritmetické funkce -- tedy sčítání, násobení, odečítání, dělení -- což je pořádný výkon na hromadu kovu, ale mohl také dělat něco, co dělá počítač a kalkulátor ne: tento stroj mohl nahlížet do své vlastní vnitřní paměti a rozhodovat se. Začínající programátoři na něm mohli vykonávat podmínku "jestliže pak" a to z něho v zásadě dělalo počítač. Kromě operací byl také schopen výpočtu. Uměl víc.
The CPU could do the four fundamental functions of arithmetic -- so addition, multiplication, subtraction, division -- which already is a bit of a feat in metal, but it could also do something that a computer does and a calculator doesn't: this machine could look at its own internal memory and make a decision. It could do the "if then" for basic programmers, and that fundamentally made it into a computer. It could compute. It couldn't just calculate. It could do more.
Jestliže se teď na to podíváme a na chvilku se zastavíme a popřemýšlíme o dnešních čipech, nejsme se schopni dovnitř křemíkového čipu podívat. Je tak malinký. Nicméně kdybyste to udělali, uviděli byste něco velmi, velmi podobného. CPU je neuvěřitelně složité s neuvěřitelně pravidelnou strukturou pamětí. Jestliže jste někdy viděli obrázek z elektronového mikroskopu, uvidíte toto. Všechno to vypadá stejně, pak tady máme tuto neuvěřitelně spletitou část.
Now, if we look at this, and we stop for a minute, and we think about chips today, we can't look inside a silicon chip. It's just so tiny. Yet if you did, you would see something very, very similar to this. There's this incredible complexity in the CPU, and this incredible regularity in the memory. If you've ever seen an electron microscope picture, you'll see this. This all looks the same, then there's this bit over here which is incredibly complicated.
Celý ten mechanizmus ozubených kol vykonává to samé jako počítač, ale tento stroj je samozřejmě třeba naprogramovat a Babbage použil tehdejší technologii a technologii, která se objevila znovu v padesátých, šedesátých a sedmdesátých letech, což jsou děrné štítky. Tahle věc je jedna ze tří čteček štítků a toto je program v Muzeu vědy, jen nedaleko odsud, vytvořený Charlesem Babbagem, který tam sedí -- můžete se tam zajít podívat -- a čeká, až bude stroj postaven. A tento program není jediný, je jich mnoho. Připravoval programy a předvídal, že by k tomu mohlo dojít.
All this cog wheel mechanism here is doing is what a computer does, but of course you need to program this thing, and of course, Babbage used the technology of the day and the technology that would reappear in the '50s, '60s and '70s, which is punch cards. This thing over here is one of three punch card readers in here, and this is a program in the Science Museum, just not far from here, created by Charles Babbage, that is sitting there — you can go see it — waiting for the machine to be built. And there's not just one of these, there's many of them. He prepared programs anticipating this would happen.
Tedy, důvod, proč použili děrné štítky byl ten, že Jacquard ve Francii stvořil žakárský tkalcovský stav, který tkal tyhle neuvěřitelné vzory prostřednictvím děrovaných předloh, takže jen změnil účel současné technologie stejně jako u všeho ostatního, co dělal, používal technologii své doby, takže 30-tých, 40-tých, 50-tých let 19. století, ozubená kola, páru, mechanická zařízení. Je ironií, že ten samý rok, co se narodil Charles Babbage, se narodil i Michael Faraday, který způsobil revoluci ve všem od dynama, přes transformátor a mnohém dalším. Babbage chtěl samozřejmě použít ověřenou technologii, páru a podobně .
Now, the reason they used punch cards was that Jacquard, in France, had created the Jacquard loom, which was weaving these incredible patterns controlled by punch cards, so he was just repurposing the technology of the day, and like everything else he did, he's using the technology of his era, so 1830s, 1840s, 1850s, cogs, steam, mechanical devices. Ironically, born the same year as Charles Babbage was Michael Faraday, who would completely revolutionize everything with the dynamo, transformers, all these sorts of things. Babbage, of course, wanted to use proven technology, so steam and things.
Tedy, potřeboval příslušenství. Samozřejmě, teď máte počítač. Máte děrné štítky, CPU a paměť. Potřebujete být vybaveni doplňky. K těm nepřijdete jen tak.
Now, he needed accessories. Obviously, you've got a computer now. You've got punch cards, a CPU and memory. You need accessories you're going to come with. You're not just going to have that,
Proto, první ze všeho jste měli zvuk. Měli jste zvonek, takže pokud se něco pokazilo -- (Smích) -- nebo pokud stroj potřeboval příchod obsluhy, byl tam nějaký zvonek, který mohl zazvonit. (Smích) A na děrném štítku je vlastně instrukce, která říká: "Zazvoňte na zvonek". Takže si můžete představit to "Cink!". Víte, jen se na chvilku zastavte, představte si všechny ty zvuky tuhle věc, "Klik, klak klik klik klik", parní stroj, "Ding", správně? (Smích)
So, first of all, you had sound. You had a bell, so if anything went wrong — (Laughter) — or the machine needed the attendant to come to it, there was a bell it could ring. (Laughter) And there's actually an instruction on the punch card which says "Ring the bell." So you can imagine this "Ting!" You know, just stop for a moment, imagine all those noises, this thing, "Click, clack click click click," steam engine, "Ding," right? (Laughter)
Také potřebujete nějakou tiskárnu, jasně a každý potřebuje tiskárnu. Toto je vlastně obrázek tiskového mechanizmu pro další jeho stroj, nazývaný Difference Engine No. 2, který nikdy nepostavil, ale který Muzeum vědy přece jen postavilo v 80-tých a 90-tých letech. Tiskárna je opět zcela mechanická. Tiskne pouze číslice, protože byl posedlý číslicemi, ale tiskne na papír a dokonce zalamuje konce slov, takže když se dostanete na konec řádku, jde to asi takhle.
You also need a printer, obviously, and everyone needs a printer. This is actually a picture of the printing mechanism for another machine of his, called the Difference Engine No. 2, which he never built, but which the Science Museum did build in the '80s and '90s. It's completely mechanical, again, a printer. It prints just numbers, because he was obsessed with numbers, but it does print onto paper, and it even does word wrapping, so if you get to the end of the line, it goes around like that.
Potřebujete také grafiku, že? Chci říct, když se chystáte něco dělat s grafikou, tak řekl: "No, potřebuji souřadnicový zapisovač. Mám velký kus papíru a inkoustové pero a přinutím to kreslit." Takže navrhnul rovněž souřadnicový zapisovač a domnívám se, že v té době vynalezl poměrně dost dobrý stroj.
You also need graphics, right? I mean, if you're going to do anything with graphics, so he said, "Well, I need a plotter. I've got a big piece of paper and an ink pen and I'll make it plot." So he designed a plotter as well, and, you know, at that point, I think he got pretty much a pretty good machine.
Zároveň se objeví tato žena, Ada Lovelanceová. Tedy, představte si tyhle večírky, všechno dobré a skvělé splyne v jedno. Tahle slečna je dcerou šíleného, zlého muže, kterého je nebezpečné znát, lorda Byrona a její matka, která se trochu obávala, že možná zdědila něco ze šílenosti a zkaženosti lorda Byrona, si pomyslela: "Znám řešení: matematika je řešení. Naučíme ji matematiku. To ji zklidní." (Smích) Protože samozřejmě žádný matematik se nikdy nezbláznil, takže to bude v pořádku. (Smích) Všechno bude v pořádku. Prochází tedy onou matematickou průpravou a jednoho dne jde se svou matkou na jeden z těch večírků a Charles Babbage zrovna ohlašuje svůj stroj. Je tam vévoda z Wellingtonu, ohlašuje stroj a samozřejmě ho předvádí a jí to najednou dojde. Byla jedinou osobou za celý jeho život, opravdu, která řekla: "Chápu, co ten přístroj dělá a věřím v jeho budoucnost." A my jsme jí obrovsky vděčni, protože díky ní víme hodně o tomto stroji, který hodlal Babbage postavit.
Along comes this woman, Ada Lovelace. Now, imagine these soirees, all these great and good comes along. This lady is the daughter of the mad, bad and dangerous-to-know Lord Byron, and her mother, being a bit worried that she might have inherited some of Lord Byron's madness and badness, thought, "I know the solution: Mathematics is the solution. We'll teach her mathematics. That'll calm her down." (Laughter) Because of course, there's never been a mathematician that's gone crazy, so, you know, that'll be fine. (Laughter) Everything'll be fine. So she's got this mathematical training, and she goes to one of these soirees with her mother, and Charles Babbage, you know, gets out his machine. The Duke of Wellington is there, you know, get out the machine, obviously demonstrates it, and she gets it. She's the only person in his lifetime, really, who said, "I understand what this does, and I understand the future of this machine." And we owe to her an enormous amount because we know a lot about the machine that Babbage was intending to build because of her.
Někteří lidé ji nazývají prvním programátorem. Tohle je vlastně z jednoho dokumentu, který přeložila. Je to program napsaný mimořádným stylem. Není historicky úplně přesné, že byla prvním programátorem a vlastně udělala něco úžasnějšího. Spíše než že byla jen programátorkou, viděla něco, co Babbage neviděl.
Now, some people call her the first programmer. This is actually from one of -- the paper that she translated. This is a program written in a particular style. It's not, historically, totally accurate that she's the first programmer, and actually, she did something more amazing. Rather than just being a programmer, she saw something that Babbage didn't.
Babbage byl úplně posedlý matematikou. Stavěl stroj na matematické výpočty a Lovelaceová říkala: "Na tomhle stroji bys mohl dělat i něco víc než matematiku." A stejně jako vy, každý v této místnosti, kdo s sebou má telefon, má zároveň i počítač. Když rozeberete telefon, všechno v něm nebo počítači nebo v jakémkoliv jiném výpočetním zařízení je matematika. Na pozadí jsou samé číslice. Ať je to video nebo text nebo hudba nebo hlas, všechno jsou to číslice, za vším stojí matematické funkce obsažené vevnitř a Lovelaceová řekla: "To, že se zabýváš matematickými funkcemi a symboly, neznamená, že tyto věci nemohou představovat věci z reálného světa, takové jako hudba." To byl obrovský skok a Babbage na to reaguje: "Mohli bychom spočítat tyhle úžasné funkce a vytisknout tabulky s čísly a nakreslit grafy." -- (Smích) -- a Lovelaceová na to: "Podívej, tahle věc by mohla dokonce skládat hudbu, kdybys jí řekl, jak má vyjádřit hudbu čísly." Této změně v myšlení říkám Lovelaceové skok. Když říkáte, že byla programátorkou, tak jí do jisté míry byla, ale zejména je nutné zmínit to, že budoucnost bude mnohem, mnohem více přelomová.
Babbage was totally obsessed with mathematics. He was building a machine to do mathematics, and Lovelace said, "You could do more than mathematics on this machine." And just as you do, everyone in this room already's got a computer on them right now, because they've got a phone. If you go into that phone, every single thing in that phone or computer or any other computing device is mathematics. It's all numbers at the bottom. Whether it's video or text or music or voice, it's all numbers, it's all, underlying it, mathematical functions happening, and Lovelace said, "Just because you're doing mathematical functions and symbols doesn't mean these things can't represent other things in the real world, such as music." This was a huge leap, because Babbage is there saying, "We could compute these amazing functions and print out tables of numbers and draw graphs," — (Laughter) — and Lovelace is there and she says, "Look, this thing could even compose music if you told it a representation of music numerically." So this is what I call Lovelace's Leap. When you say she's a programmer, she did do some, but the real thing is to have said the future is going to be much, much more than this.
Tedy o sto let později, dorazil tenhle chlapík, Alan Turing a v roce 1936 vynalézá počítač zcela od píky. Tedy samozřejmě Babbageův stroj byl celý mechanický. Turingův stroj byl zcela teoretický. Oba tihle chlapíci pocházeli z matematického prostředí, ale Turing nám řekl něco velmi důležitého. Stanovil matematické základy počítačové vědy a prohlásil: "Nezáleží na tom, jak počítač vyrobíte." Jakmile jednou nastoupí nanotechnologie, nebude už záležet na tom, jestli je váš počítač mechanický, jako byl Babbageův, nebo elektronický, jako jsou dnešní počítače nebo snad v budoucnu buněčné nebo opět mechanické. Mohli bychom se vrátit k Babbageovu stroji a prostě ho vyrobit malinký. Všechno jsou to počítače. Existuje ve smyslu výpočetní podstaty. Říkáme tomu Church-Turingova teze.
Now, a hundred years later, this guy comes along, Alan Turing, and in 1936, and invents the computer all over again. Now, of course, Babbage's machine was entirely mechanical. Turing's machine was entirely theoretical. Both of these guys were coming from a mathematical perspective, but Turing told us something very important. He laid down the mathematical foundations for computer science, and said, "It doesn't matter how you make a computer." It doesn't matter if your computer's mechanical, like Babbage's was, or electronic, like computers are today, or perhaps in the future, cells, or, again, mechanical again, once we get into nanotechnology. We could go back to Babbage's machine and just make it tiny. All those things are computers. There is in a sense a computing essence. This is called the Church–Turing thesis.
A tak náhle vzniká spojení mezi strojem, který Babbage postavil a dnešním počítačem. Byl vlastně schopen dělat všechno, co dnes děláme s počítači, pouze opravdu pomalu. (Smích) Pro vaši představu jak pomalu, měl asi 1k paměti. Používal děrné štítky, kterými ho nakrmili a běžel asi 10 000 krát pomaleji než první ZX81. Měl balík RAM. Mohli jste přidat mnoho přídavné paměti, pokud jste chtěli.
And so suddenly, you get this link where you say this thing Babbage had built really was a computer. In fact, it was capable of doing everything we do today with computers, only really slowly. (Laughter) To give you an idea of how slowly, it had about 1k of memory. It used punch cards, which were being fed in, and it ran about 10,000 times slower the first ZX81. It did have a RAM pack. You could add on a lot of extra memory if you wanted to.
(Smích) Tedy kam nás to dnes přivádí? Takže máme plány. Mimo to ve Swindonu, v archívech Muzea vědy jsou stovky plánů a tisíce stránek poznámek napsaných Charlesem Babbagem o tomto analytickém stroji. Jeden z nich je sada plánů, kterou nazýváme Plán 28, což je také název charity, kterou jsem rozjel s Doronem Swadem, jenž byl správcem výpočetní sekce v Muzeu vědy a také osobou, která vedla projekt na sestavení rozdílového stroje a naším plánem je postavit ho. Zde v jižním Kensingtonu budeme stavět analytický stroj.
(Laughter) So, where does that bring us today? So there are plans. Over in Swindon, the Science Museum archives, there are hundreds of plans and thousands of pages of notes written by Charles Babbage about this analytical engine. One of those is a set of plans that we call Plan 28, and that is also the name of a charity that I started with Doron Swade, who was the curator of computing at the Science Museum, and also the person who drove the project to build a difference engine, and our plan is to build it. Here in South Kensington, we will build the analytical engine.
Projekt je rozdělen na několik částí. Jedna se týkala prozkoumání Babbageova archívu. To už je hotovo. Druhou je teď studie všech těch plánů, abychom určili, co se má stavět. Třetí část je počítačová simulace stroje a poslední část je ho fyzicky postavit v Muzeu vědy.
The project has a number of parts to it. One was the scanning of Babbage's archive. That's been done. The second is now the study of all of those plans to determine what to build. The third part is a computer simulation of that machine, and the last part is to physically build it at the Science Museum.
Až bude postaven, budete konečně schopni pochopit, jak pracuje počítač, protože spíš než mít před sebou malinký čip, se budete moci podívat na tu obrovskou věc a říct: "Ach, vidím pracovat paměť, vidím pracovat CPU, slyším to pracovat. Já snad cítím, jak to pracuje." (Smích) Ale mezitím uděláme simulaci.
When it's built, you'll finally be able to understand how a computer works, because rather than having a tiny chip in front of you, you've got to look at this humongous thing and say, "Ah, I see the memory operating, I see the CPU operating, I hear it operating. I probably smell it operating." (Laughter) But in between that we're going to do a simulation.
Babbage sám napsal, že jakmile bude analytický stroj existovat, ovlivní zajisté budoucí směřování vědy. Samozřejmě, že ho nikdy nepostavil, protože si vždycky pohrával s novými plány, ale když se nakonec v roce 1940 postavil, samozřejmě se všechno změnilo.
Babbage himself wrote, he said, as soon as the analytical engine exists, it will surely guide the future course of science. Of course, he never built it, because he was always fiddling with new plans, but when it did get built, of course, in the 1940s, everything changed.
Teď vám předvedu malou ochutnávku, jak to vypadá v pohybu na videu, na kterém je vidět jen jedna část pracujícího mechanizmu CPU. Takže toto jsou jen tři sady ozubených kol a budou sečítat. Tohle je sečítací mechanizmus v akci, abyste si představili tento obří stroj.
Now, I'll just give you a little taste of what it looks like in motion with a video which shows just one part of the CPU mechanism working. So this is just three sets of cogs, and it's going to add. This is the adding mechanism in action, so you imagine this gigantic machine.
Dejte mi pět let. Než nastanou 30-tá léta 21. století, stroj bude postaven.
So, give me five years. Before the 2030s happen, we'll have it.
Děkuji vám velmi pěkně. (Potlesk)
Thank you very much. (Applause)